CN101777509A - 半导体晶圆的定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半导体晶圆的定位装置。使具有沿外周部由环状凸部构成的加强部的晶圆的、形成在该加强部内侧的图案面朝下地、将该晶圆载置于包括具有大于等于晶圆外形的尺寸的晶圆载置面的保持载物台1上，使多根引导销进入到形成于加强部的各缺口中而进行中心对准。之后，一边在吸附保持晶圆的加强部的状态下使保持载物台旋转，一边由光传感器检测设于晶圆外周的定位部。

Description

半导体晶圆的定位装置

技术领域

本发明涉及一种根据半导体晶圆的槽口等定位用部位(定位标记)进行对位的半导体晶圆的定位装置。

背景技术

作为半导体晶圆的定位装置，公知有如下的技术方案。例如公知有这样的结构：通过由光学传感器测定被保持载物台载置并吸附保持的半导体晶圆(以下简称作“晶圆”)的周缘位置，不仅算出晶圆的中心位置，还算出晶圆外周的槽口、定位平面等定位用部位的位置相位。并且，利用该计算结果，根据晶圆中心位置相对于保持载物台的中心位置在X轴坐标方向上的偏差和在Y轴坐标方向上的偏差，控制保持载物台在X轴坐标方向及Y轴坐标方向上的移动。另外，控制保持载物台的旋转，使得槽口等定位部位于预先设定的基准相位位置(参照日本国发明专利第3820278号公报)。

另外，随着高密度安装的要求，倾向于将晶圆厚度从100μm减薄至50μm、甚至更小。因此，这使得晶圆强度变得极低。为了使薄型化后的晶圆具有刚性，仅保留晶圆的外周部分不进行磨削地对该晶圆进行磨削，在该外周形成由环状凸部构成的加强部。在该加强部内侧的扁平凹部形成电路图案来处理晶圆。

在晶圆外周形成有加强部的晶圆除具有刚性之外，在扁平凹部还形成有电路图案。因而，即使不在电路图案上粘贴表面保护用的带，也能有效地起到保护电路图案的作用。

但是，由于利用具有吸盘的输送机构吸附晶圆，将晶圆输送到各工序，因此，使电路图案面朝下地吸附晶圆上整个面呈扁平状的背面。因此，在将晶圆交接到定位工序时，在定位载物台的中央进行升降的吸盘与电路图案直接接触而吸附保持晶圆。

因而，将产生因与吸盘的接触而导致电路损伤这样的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于能够不损伤晶圆上的电路地将晶圆正确地定位。

一种半导体晶圆的定位装置，其用于在外周具有由环状凸部构成的加强部、在该加强部内侧的扁平凹部形成有电路图案，并且在该加强部以切去其局部的方式形成有定位部的半导体晶圆，其中，上述装置包括：保持载物台，其能够旋转，包括具有大于等于上述半导体晶圆外形的尺寸的晶圆载置面；光学传感器，其用于对上述电路图案的面朝下地载置于保持载物台上的半导体晶圆外周的上述定位部进行检测；驱动机构，其用于使上述保持载物台旋转；控制部，其根据上述光学传感器的检测结果进行半导体晶圆的对位。

采用该半导体晶圆的定位装置，由于保持载物台具有大于等于晶圆的外形的尺寸，因此，在以电路图案的面朝下的方式将晶圆交接到保持载物台的情况下，仅有由环状凸部构成的加强部与保持载物台相接触。因而，能够避免电路图案与保持载物台直接接触，因此，不会损伤电路图案。

另外，对于仅有加强部受保持载物台保持的晶圆，随着保持载物台的旋转而利用光传感器监视该晶圆外周部。在检测晶圆的周缘位置时，能够根据规定的计算式计算晶圆中心位置。

并且，根据形成于晶圆周部的槽口等定位部的位置检测结果，使保持载物台旋转移动。能够利用该旋转将定位部修正为预先设定的基准相位位置。

另外，在上述装置中，保持载物台的至少包含形成于加强部的定位部在内的、靠外侧的载置区域由透明构件构成，由隔着保持载物台的透明部位相面对配设的投光器和受光器构成光学传感器。

采用该构造，能够仅保持晶圆的加强部，且能够利用由投光器和受光器构成的光传感器通过保持载物台的透明构件正确地检测晶圆的周缘位置。

另外，上述装置优选包括引导构件，该引导构件从径向按压被载置于保持载物台上的半导体晶圆，以使半导体晶圆的中心位置对准保持载物台的中心。

还优选为，引导构件是竖立设置的短圆柱状的引导销。

还优选为，引导销具有使其与半导体晶圆相抵接的抵接面与半导体晶圆的外周曲率相一致的凹入弯曲面。

被搬入到保持载物台上的晶圆的中心与保持载物台的中心并不一定必须对齐。另外，形成于晶圆外周的槽口等定位部的相位位置也不确定。

但是，采用该构造，能通过使各引导构件移动到保持载物台的中心侧，对被引导构件抵接按压周缘的晶圆的位置进行修正。即，对晶圆进行定心处理。

在该定心过程中，引导构件会直接抵接于晶圆的周缘。但是，由于晶圆的外周部成为被环状的加强部加强的厚壁状态，因此，也不会因其与引导构件的抵接而受到损伤，晶圆能够在保持载物台上顺畅地滑动移动。另外，由于不需要通过计算求出中心对位，因此，能够在短时间内进行晶圆的定心，从而能够谋求处理周期的缩小。换言之，有助于提高连续处理许多个晶圆时的处理效率。

另外，上述装置优选包括使保持载物台在水平面上沿相正交的两个方向水平移动的水平驱动机构，控制部根据利用由CCD摄像机构成的光学传感器拍摄到的图像信息进行半导体晶圆的对位。

采用该构造，在使保持载物台旋转时，通过由CCD摄像机扫描晶圆周缘，能够检测槽口等的相位位置。根据该检测结果，能够用作晶圆的朝向修正用的信息。

附图说明

为了说明发明，图示了现今被认为较佳的几个实施方式，但应理解为发明并不限于图示的构造及方案。

图1是定位装置的局部剖切主视图。

图2是对保持载物台的主要部分加以放大的纵剖视图。

图3是保持载物台的俯视图。

图4～6是表示对位动作的过程的主视图。

图7是作为处理对象的半导体晶圆的局部剖切立体图。

图8是从背面侧看到的作为处理对象的半导体晶圆的立体图。

图9是对位处理的流程图。

图10是定位装置的框图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的一个实施例。

图1表示本发明的定位装置的主视图，图2表示其俯视图。

如图7及图8所示，作为该定位装置的处理对象的晶圆W被以保留其背面的外周部不进行磨削的方式进行磨削。即，在晶圆W上沿着该晶圆的背面外周部形成厚壁的环状加强部r。在该环状加强部r内侧的扁平凹部c上形成有电路图案。晶圆W以使图案面朝下、整个面为平坦状的背面朝上的姿态、由输送用吸盘等吸附该晶圆W上表面而进行该晶圆W的搬入搬出。

如图1所示，定位装置包括用于载置吸附晶圆W的保持载物台1、用于对作为定位部形成在晶圆W外周的槽口n的相位位置进行检测的光传感器2、用于对晶圆W进行中心对准(定心)的作为引导构件的4根引导销3。

如图1～图3所示，保持载物台1利用由玻璃或聚碳酸酯等透明树脂材料构成的硬质的透明构件构成。保持载物台1是直径大于晶圆的直径的圆板状。另外，保持载物台1以与金属制的基座4同心的状态安装在基座4上，该金属制的基座4能在图10所示的驱动机构9带动下绕通过保持载物台中心的纵向轴线Z旋转。

在基座4的内部形成有与图10所示的真空装置14连通的用于抽吸的流路5。该流路5与形成在保持载物台1的外周附近的多个吸附孔6连通连接。吸附孔6被设置于在被保持载物台1载置的晶圆W的中心与保持载物台中心对齐的状态下与晶圆W的环状加强部r相面对的位置。

另外，基座4构成为晶圆W的半径减去槽口n的深度所得到的、半径小于晶圆W半径的圆板状。在被保持载物台1载置的晶圆W的中心与保持载物台1的中心对齐的状态下，晶圆W的槽口n位于基座4的外侧。

在保持载物台1的外周的4处以朝向保持载物台中心的放射状(沿径向)呈缺口状地形成有允许引导销3进出的缺口7，并使缺口7相对于载物台中心(纵向轴线Z)点对称。各缺口7的深度设定为在晶圆中心与保持载物台1的中心对齐的状态下各缺口7与晶圆W的外缘位置相接触。

引导销3形成为向保持载物台1的上下突出的短圆柱状，竖立设置于可动臂8的前端。可动臂8可被图10所示的驱动机构10驱动为水平地直线往返运动。随着该驱动，各引导销3沿着各自的缺口7进入及退出。

光传感器2采用投光器2a与受光器2b隔着保持载物台1相面对的透射型的构造。即，以使载置于保持载物台1上的晶圆W的外周部位于光传感器2的检测区域的方式，配置该光传感器2。另外，光传感器2相当于本发明发明内容中的光学传感器。

接着，使用上述构造的晶圆W的定位装置，根据图4～图6及图7所示的流程图说明晶圆W的对位处理。

首先，如图4所示，利用输送用吸盘对处于整个面呈扁平状的背面朝上的姿态的晶圆W的背面加以吸附保持而将该晶圆W搬入及转移到保持载物台1上(步骤S1)。此时，晶圆W的中心与保持载物台1的中心并不一定是对齐的，而且晶圆外周的槽口n的相位位置也不确定。

接着，如图5所示，各引导销3朝向各缺口7移动，到达缺口7的里端。在该状态下，使晶圆W的中心对准保持载物台1的中心，而且对吸附孔6施加负压。经过中心对准后的晶圆W在环状加强部r处受到吸附而被保持在保持载物台上表面(步骤S2)。

在晶圆W的定心以及吸附保持完成后，各引导销3自缺口7后退(步骤S3)。之后，如图6所示，保持载物台1向规定方向旋转一圈(步骤S4)。在该旋转过程中，自投光器2a向晶圆外周部照射检测光。透射过保持载物台1后的检测光由受光器2b接受。其间，检测出晶圆外周的槽口n的相位位置(步骤S5)。将该检测信息存储在设于控制部11的作为存储部的存储器12中。

在控制部11中，设于其内部的运算处理部13读取存储于存储器12中的槽口n的检测信息和预先设定的基准相位位置，通过对两信息的比较运算，将槽口n的偏差换算为角度计算而得到槽口n的偏差(步骤S6)。

之后，根据所求得的偏差，控制保持载物台1的旋转，将槽口n移动修正到基准相位位置(步骤S7)。

至此，定位处理结束，定位后的晶圆W被输送用吸盘从上表面吸附保持，并被自保持载物台1搬出。

采用上述实施例装置，由于保持载物台1具有大于等于晶圆W外形的尺寸，因此，即使以电路图案面朝下的方式将晶圆W交接到保持载物台1，也仅是环状加强部r与保持载物台1相接触。因而，能够避免扁平凹部c的电路图案与保持载物台1直接接触，因此，不会损伤电路图案。

本发明并不限于上述实施例，也可以如下地变形实施。

(1)在上述实施例装置中，由分别独立的构件构成保持载物台1和基座4，但也可以省去基座4而仅利用由透明构件构成的保持载物台1。

(2)在上述实施例装置中，也可以是在保持载物台1的下方配设反射型的光传感器2，通过透明的保持载物台1从下方监视晶圆外周部的形态。

(3)在上述实施例装置中，也可以在保持载物台1的上方配设反射型的光传感器2来进行实施。在该构造的情况下，保持载物台1也可以不是透明构件。

(4)也能够通过使相面对的引导销3互相平行地彼此反向往返移动，来进行晶圆W的定心。

(5)也可以将作为引导构件的引导销3的晶圆抵接面做成与晶圆外周相接触的平坦面、接近平坦面的弯曲面、与晶圆外周的曲率一致的内凹弯曲面。在该构造的情况下，引导销能够以比圆弧状的引导销的点接触更大的面积与晶圆外周相接触，因此，能够进一步降低接触时的冲撞、接触应力的集中。

(6)上述实施例装置也可以将作为定位部在晶圆外周去除其局部而有定位平面的带有加强部的晶圆W作为处理对象。

(7)在上述实施例装置中，也可以由CCD摄像机拍摄受保持载物台1载置保持的晶圆W，由获取的图像信息求出晶圆W的位置信息(坐标)而进行晶圆W相对于保持载物台1的中心对位。在这种情况下，能够通过将保持载物台1构成为能够沿正交的2个方向水平移动，进行中心对位。

另外，基于槽口n进行的对位中，首先进行获取的图像与预先获取的基准图像的图案匹配，求得两图像的错位量及错位方向。根据这些错位量等，使晶圆W的位置移动修正得与基准图像的位置对齐即可。

另外，作为使保持载物台1水平移动的构造，例如将保持载物台1配设在上下两层的可动台上，使这些可动台能沿着互相正交的导轨移动。即，各可动台能够利用与电动机等驱动装置连结的螺旋进给机构往返移动。

(8)在上述实施例装置中，作为处理对象的晶圆W的图案面向外暴露，但也可以使用在图案面粘贴有保护带的实施方式。

本发明能够不脱离其思想或本质地以其他的具体形式实施，因而，作为表明发明保护范围的内容，并不是以上说明，应参照本申请的权利要求书。

Claims (6)

1.一种半导体晶圆的定位装置，用于在外周具有由环状凸部构成的加强部、在该加强部内侧的扁平凹部形成有电路图案、并且在该加强部以切去其局部的方式形成有定位部的半导体晶圆，其特征在于，

上述装置包括：

保持载物台，其能够旋转，包括具有大于等于上述半导体晶圆外形的尺寸的晶圆载置面；

光学传感器，其用于对上述电路图案的面朝下地载置于保持载物台上的半导体晶圆外周的上述定位部进行检测；

驱动机构，其用于使上述保持载物台旋转；

控制部，其根据上述光学传感器的检测结果进行半导体晶圆的对位。

2.根据权利要求1所述的半导体晶圆的定位装置，其中，

上述保持载物台的至少包含形成于上述加强部的定位部在内的、靠外侧的载置区域由透明构件构成；

上述光学传感器由隔着上述保持载物台的透明部位相面对配设的投光器和受光器构成。

3.根据权利要求1所述的半导体晶圆的定位装置，其中，

上述装置还包括：

引导构件，其从径向按压被载置于上述保持载物台上的半导体晶圆，以使半导体晶圆的中心位置对准保持载物台的中心。

4.根据权利要求3所述的半导体晶圆的定位装置，其中，

上述引导构件是竖立设置的短圆柱状的引导销。

5.根据权利要求3所述的半导体晶圆的定位装置，其中，

上述引导销具有使其与上述半导体晶圆相抵接的抵接面与半导体晶圆的外周曲率相一致的凹入弯曲面。

6.根据权利要求1所述的半导体晶圆的定位装置，其中，

该定位装置包括使上述保持载物台在水平面上沿相正交的两个方向水平移动的水平驱动机构；

上述控制部根据利用由CCD摄像机构成的光学传感器拍摄到的图像信息进行半导体晶圆的对位。

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